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Cours Java_II

Cours Java_II. Cnam Paris jean-michel Douin, douin@cnam.fr Nouvelle version :Automne 2002. Notes de cours java : le langage : Une classe, constructeurs, surcharge. Les notes et les Travaux Pratiques sont disponibles en http://jfod.cnam.fr/tp_cdi/douin/ et http://jfod.cnam.fr/tp_cdi/

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  1. Cours Java_II Cnam Paris jean-michel Douin, douin@cnam.fr Nouvelle version :Automne 2002 Notes de cours java : le langage : Une classe, constructeurs, surcharge Les notes et les Travaux Pratiques sont disponibles en http://jfod.cnam.fr/tp_cdi/douin/ et http://jfod.cnam.fr/tp_cdi/ Ce support ne représente que des notes de cours, il ne peut se substituer à la lecture d’un ouvrage sur ce thème; Le livre de Liskov cité en bibliographie en est un exemple.

  2. Sommaire • Classe syntaxe • Création d'instances • Ordre d'initialisation des champs • Constructeur • Surcharge • Encapsulation • Règles de visibilité • Paquetage • Classes imbriquées • Interfaces • Classes incomplètes/abstraites • Classe et exception

  3. Bibliographie utilisée • The Java Handbook, Patrick Naughton. Osborne McGraw-Hill.1996. http://www.osborne.com • Thinking in Java, Bruce Eckel, http://www.EckelObjects.com • Data Structures and Problem Solving Using Java. Mark Allen Weiss. Addison Wesley http://www.cs.fiu.edu/~weiss/#dsj • http://java.sun.com/docs/books/jls/ • http://java.sun.com/docs/books/tutorial.html • Program Development in Java, Abstraction, Specification, and Object-Oriented Design, B.Liskov avec J. Guttag voir http://www.awl.com/cseng/ Addison Wesley 2000. ISBN 0-201-65768-6

  4. Concepts de l'orienté objet • Classe et objet (instance) • Etat d'un objet et encapsulation • Comportement d'un objet et méthodes polygones réguliers

  5. Classe : Syntaxe • class NomDeClasse { • type variable1DInstance; • type variable2DInstance; • type variableNDInstance; • type nom1DeMethode ( listeDeParametres) { • } • type nom2DeMethode( listeDeParametres) { • } • type nomNDeMethode( listeDeParametres) { • } • }

  6. Classe : Syntaxe et visibilité • visibilité class NomDeClasse { • visibilité type variable1DInstance; • visibilité type variable2DInstance; • visibilité type variableNDInstance; • visibilité type nom1DeMethode ( listeDeParametres) { • } • visibilité type nom2DeMethode( listeDeParametres) { • } • visibilité type nomNDeMethode( listeDeParametres) { • } • } visibilité ::= public | private | protected | < vide >

  7. Exemple: la classe des polygones réguliers données d'instance • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • void initialiser( int nCotes, int longueur){ • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • int perimetre(){ • return nombreDeCotes * longueurDuCote; • } • int surface(){ • return (int) (1.0/4 * (nombreDeCotes * Math.pow(longueurDuCote,2.0) * • cotg(Math.PI / nombreDeCotes))); • } • private static double cotg(double x){return Math.cos(x) / Math.sin(x); } • } méthodes

  8. Création et accès aux instances • Declaration d'instances et création • PolygoneRegulier p; // ici p == null • p = new PolygoneRegulier (); // p est une référence sur un objet • PolygoneRegulier q = new PolygoneRegulier (); // en une ligne • La référence d'un objet est l' adresse • d'une structure de données contenant des informations sur la classe declarée • à laquelle se trouvent les champs d'instance et d'autres informations • (cette référence ne peut être manipulée) • Opérateur "." • appels de méthodes ( si accessibles) • accès aux champs ( si accessibles) • en passage de paramètre • par valeur, soit uniquement la référence de l'objet

  9. Instances et mémoire • p = new PolygoneRegulier (); // p est une référence sur un objet • PolygoneRegulier q = new PolygoneRegulier (); // en une ligne Données pour q q p Données pour p

  10. Utilisation de la classe • public class TestPolyReg{ • public static void main(String args[]){ • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier(); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier(); • p1.initialiser(4,100); • System.out.println(" surface de p1 = " + p1.surface()); • p2.initialiser(5,10); • System.out.println(" perimetre de p2 = " + p2.perimetre()); • } création d'instance appels de méthodes

  11. Instances et appels de méthodes • p1.initialiser(4,100); p1 100 4 Données pour p1 Pile d ’éxecution avant l ’appel de la méthode initialiser

  12. Initialisation des variables d'instance • champs d'instance initialisés • à 0 si de type entier, 0.0 si flottant, 0 si char, false si booléen • à null si référence d'objet • Variables locales aux méthodes • elles ne sont pas initialisées, erreur à la compilation si utilisation avant affectation

  13. Constructeur • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • PolygoneRegulier ( int nCotes, int longueur) { // void initialiser • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • .... • le constructeur a le même nom que la classe • PolygoneRegulier P = new PolygoneRegulier( 4, 100); • A la création d'instance(s) les 2 paramètres sont maintenant imposés : le seul constructeur présent impose son appel

  14. Constructeur par défaut • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • void initialiser( int nCotes, int longueur){...} • int perimetre(){...} • int surface(){....} • } • public static void main(String args[]){ • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier(); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier(); appel du constructeur par défaut

  15. Destructeurs et ramasse miettes • pas de destructeurs (accessibles à l'utilisateur) • La dé-allocation n'est pas à la charge du programmeur • Le déclenchement de la récupération mémoire dépend de la stratégie du ramasse miettes (voir java.lang.System.gc()) • Garbage collection, Richard Jones and Rafael Lins. Wiley • http://www.ukc.ac.uk/computer_science/Html/Jones/gc.html

  16. La référence this • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • public PolygoneRegulier ( int nombreDeCotes, int longueur){ • this.nombreDeCotes = nombreDeCotes; • this.longueurDuCote = longueur; • } • public int perimetre(){ • return this.nombreDeCotes * this.longueurDuCote; • }

  17. this et l’appel d ’une méthode public int perimetre(){ return this.nombreDeCotes * this.longueurDuCote; } this p1 p1.perimetre(); Pile d ’éxecution pendant l ’appel de la méthode perimetre Données pour p1 p1.perimetre(); Pile d ’éxecution avant l ’appel de la méthode perimetre

  18. Surcharge, polymorphisme ad'hoc • Polymorphisme ad'hoc • Surcharge( overloading), • plusieurs implémentations d'une méthode en fonction des types de paramètres souhaités, le choix de la méthode est résolu statiquement dès la compilation • Opérateur polymorphe : 3 + 2; 3.0 + 2.0, "bon" + "jour" • public class java.io.PrintWriter ..... { • .... • public void print(boolean b){...}; • public void print(char c){...}; • public void print(int i){...}; • public void print(long l){...}; • .... • }

  19. Surcharge, présence de plusieurs constructeurs • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • PolygoneRegulier ( int nCotes, int longueur) { • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • PolygoneRegulier () { • nombreDeCotes = 0; • longueurDuCote = 0; • } • ...... • public static void main(String args[]){ • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier(4,100); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier();

  20. Surcharge (2) • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private double longueurDuCote; • PolygoneRegulier ( int nCotes, int longueur) { • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • PolygoneRegulier ( int nCotes, double longueur) { • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • PolygoneRegulier () {.... } • public static void main(String args[]){ • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier(4,100); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier(5,101.6);

  21. Un autre usage de this • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • PolygoneRegulier ( int nCotes, int longueur) { • nombreDeCotes = nCotes; • longueurDuCote = longueur; • } • PolygoneRegulier () { • this( 1, 1); // appel du constructeur d'arité 2 • } • }

  22. Affectation • affectation de références = • public static void main(String args[]){ • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier(4,100); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier(5,10); p2 p1 4 100 5 10 • p1 = p2 p2 p1 4 100 5 10

  23. Affectation : attention • Affectation entre deux variables de types primitifs : • Affectation des valeurs : int i = 3; int j = 5; i=j; • Affectation entre deux instances de classes : • Synonymie : Polygone p1, p2; … p1=p2; • p1 et p2 sont deux noms pour le même objet • Contenu et contenant • A l ’occasion d ’une promenade dominicale au bord d ’une rivière ! • Peut-on dire que cette rivière est toujours la même alors que ce n ’est jamais la même eau qui y coule ? • (en java, pour une instance, c ’est toujours la même rivière)

  24. Objet et Partage[Liskov Sidebar2.2,page 22] • An Object is mutable if its state can change. For example, arrays are mutable. • An Object is immutable if its state never changes. For example, strings are immutable. • An Object is shared by two variables if it can be accessed through either them. • If a mutable object is shared by two variables, modifications made through one of the variables will be visible when the object is used by the other

  25. La classe Object, racine de toute classe Java • public class java.lang.Object { • public boolean equals(Object obj) {....} • public final native Class getClass(); • public native int hashCode() {....} • .... • public String toString() {...} • ... • protected native Object clone() ...{...} • protected void finalize() ...{...} • ... • }

  26. Surcharge(overloading) et Masquage(overriding) Avec ou sans héritage • Surcharge : même nom et signature différente (overloading) avec héritage • Masquage : même nom et signature égale • (overriding)

  27. La classe PolygoneRegulier re-visité • public class PolygoneRegulier extends Object{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • PolygoneRegulier ( int nCotes, int longueur) {....} • public boolean equals( Object obj ) { • if( ! ( obj instanceof PolygoneRegulier ) ) return false; • PolygoneRegulier poly = ( PolygoneRegulier ) obj; • return poly.nombreDeCotes == nombreDeCotes && • poly.longueurDuCote == longueurDuCote; • } • public String toString( ) { • return "<" + nombreDeCotes + "," + longueurDuCote + ">"; • } • ..... • }

  28. Exemple: utilisation • public class TestPolyReg{ • public static void main( String [ ] args ) { • PolygoneRegulier p1 = new PolygoneRegulier ( 4, 100); • PolygoneRegulier p2 = new PolygoneRegulier ( 5, 100); • PolygoneRegulier p3 = new PolygoneRegulier ( 4, 100); • System.out.println( "poly p1: " + p1.toString() ); • System.out.println( "poly p2: " + p2 ); // appel implicite de toString() • System.out.println( "poly p3: " + p3 ); • if ( p1.equals( p2)) • System.out.println( "p1 == p2"); • else • System.out.println( "p1 != p2"); • System.out.println( "p1 == p3 ? : " + p1.equals( p3 ) ); • } • }

  29. Champs d’instance Class PolygoneRegulier extends Object{….} p1 = new polygoneRegulier(4,100); p1 Issus d ’Object Issus de PolygoneRegulier Champs d ’instance

  30. Affectation polymorphe • Toute instance de classe Java est un "Object" • Object obj = new Object(); • PolygoneRegulier p = new PolygoneRegulier(5,100); • System.out.print( p.toString()); • obj = p; • System.out.print( obj.toString()); Object PolygoneRegulier

  31. Types et hiérarchie[Liskov Sidebar2.4,page 27] • Java supports type hierarchy, in which one type can be the supertype of other types, which are its subtypes. A subtype ’s objects have all the methods defined by the supertype. • All objects type are subtypes of Object, which is the top of the type hierarchy. Object defines a number of methods, including equals and toString. Every object is guaranteed to have these methods. • The apparent type of a variable is the type understood by the compiler from information available in declarations. The actual type of an Object is its real type -> the type it receives when it is created. • Java guarantees that the apparent type of any expression is a supertype of its actual type. Ces notes de cours utilisent • type déclaré pour apparent type et • type constaté pour actual type

  32. Sélection de la bonne méthode(1) • obj = p; • System.out.print( obj.toString()); // Table[obj.classe constatée][2] Object 2 toString() obj p PolygoneRegulier 2 toString() Issus d ’Object Issus de PolygoneRegulier Instances de la classe Class Table des méthodes Champs d ’instance

  33. Sélection de la bonne méthode(2) • Chaque instance référencée possède un lien sur sa classe • instance.getClass() • Chaque descripteur de classe possède un lien sur la table des méthodes héritées comme masquées • Le compilateur attribue un numéro à chaque méthode rencontrée • Une méthode conserve le même numéro est tout au long de la hiérarchie de classes • obj.p() est transcrit par l ’appel de la 2 ème méthode de la table des méthodes associée à obj. • Quelque soit le type à l ’exécution de obj nous appelerons toujours la 2ème méthode de la table • Comme contrainte importante • La signature doit être strictement identique entre les classes d ’un même graphe • boolean equals(Object) doit se trouver dans la classe PolygoneRegulier !! • (alors que boolean equals(PolygoneRegulier p) était plus naturel)

  34. Encapsulation • Une seule classe • contrat avec le client • interface publique, en Java: outil javadoc • implémentation privée • Classes imbriquées • ==> Règles de visibilité • Plusieurs classes • Paquetage : le répertoire courant est le paquetage par défaut • Paquetages utilisateurs • Paquetages prédéfinis • liés à la variable d'environnemement CLASSPATH

  35. Règles de visibilité: public, private et protected • Tout est visible au sein de la même classe • Visbilité entre classes • sous-classes du même paquetage • classes indépendantes du même paquetage • sous-classes dans différents paquetages • classes indépendantes de paquetages différents • modifieurs d'accès • private • par défaut, sans modifieur • protected • public

  36. Règle d'accès private défaut protected public oui oui oui oui même classe même paquetage et sous-classe même paquetage et classe indépendante paquetages différents et sous-classe paquetages différents et classe indépendante non oui oui oui non oui oui oui non non oui oui non non non oui

  37. Encapsulation classe imbriquée • Encapsulation effective • Structuration des données en profondeur • Contraintes de visibilité

  38. La classe imbriquée: exemple • public class PolygoneRegulier{ • private int nombreDeCotes; • private int longueurDuCote; • private Position pos; • private class Position{ • private int x, int y; • Position(int x, int y){ • this.x = x; this.y = y; • } • .... • } • PolygoneRegulier( int nCotes, int longueur){ • ..... • pos = new Position(0,0); • // ou pos = this.new Position(0,0); • }

  39. La classe imbriquée statique • public class PolygoneRegulier{ • private static int nombreDePolygones; • private static class Moyenne{ • private int x, int y; • // accès au nombreDePolygones ( elle est statique) • } • PolygoneRegulier( int nCotes, int longueur){ • ..... • moy = new PolygoneRegulier .Moyenne(); • // ou moy = new Moyenne(); • }

  40. Application Java : style d’écriture(3) public class ApplicationJavaStyle3{ public static void main(String[] args){ new ApplicationJavaStyle3().leMain(args) } //usage de variables statiques (uniquement) // appels de méthodes statiques (uniquement) // ou apples de méthodes d ’instance proc(x,y); } public void proc( int i, int j){ … } // variables d ’instance sont accessibles }

  41. La classe anonyme • Un usage : en paramètre d'une méthode • exemple: l'opération "f" dépend de l'utilisateur, • int executer(int x, Operation opr){ • return opr. f(x); • } • y = executer( 3, new Operation(){ • public int f( int x){ • return x + 2; • } • }); • // y == 5 !!! • syntaxe identique pour les classes interface Operation{ public int f(int x); }

  42. Package c:\ • Instructions • package pkg1[.pkg2[.pkg3]; • import pkg1[.pkg2[.pkg3].(nomdeclasse|*); • Ils peuvent être regroupés dans un .ZIP et .JAR . pkg1 pkg2 pkg3

  43. Paquetage java. • de 8 paquetages en 1.0, 23 en 1.1 • de 211 classes en 1.0, 508 en 1.1, 1500 en 1.2, 1800 en 1.3 !!!! • java.applet • classe Applet • interfaces AppletContext, AppletContext, AudioClip • java.awt • Classes AppletButton, Color, Font, .... • interfaces LayoutManager, MenuContainer • java.awt.image • java.awt.peer • java.io • ….. • java.lang • Classes Integer, Number, String, System, Thread,….. • interfaces Cloneable, Runnable • java.net • java.util • Classes Date, HashTable, Random, Vector, .... • interfaces Enumeration, Observer

  44. L'interface • Protocole qu'une classe doit respecter • Caractéristiques • Identiques aux classes, mais pas d'implémentation des méthodes • Toutes les variables d'instances doivent être "final", (constantes) • Classes et interfaces • Une classe implémente une ou des interfaces • Les méthodes implémentées des interfaces doivent être publiques • la clause interface • visibilité interface NomDeLInterface{ • } • la clause implements • class NomDeLaClasse implements nomDeLInterface, Interface1{ • }

  45. Interface et référence • une "variable Objet" peut utiliser une interface comme type • une instance de classe implémentant cette interface peut lui être affectée • interface I{ • void p(); • } • class A implements I { • public void p() { .... } • } • class B implements I { • public void p(){ ....} • } • class Exemple { • I i; • i = new A(); i.p(); // i référence le contenu d ’une instance de type A • i = new B(); i.p(); // i référence le contenu d ’une instance de type B • }

  46. Exemple prédéfini : Interface Enumeration • public interface java.util.Enumeration{ • public boolean hasMoreElements(); • public Object nextElement(); • } • Toute classe implémentant cette interface doit générer une suite d'éléments, les appels successifs de la méthode nextElement retourne un à un les éléments de la suite • exemple une instance v la classe java.util.Vector • for( Enumeration e = v.elements; e.hasMoreElements();){ • System.out.println( e.nextElement()); • } • avec • public class java.util.Vector{ • .... • public final Enumeration elements(){ }

  47. Interface Enumeration • Parcours d ’une structure sans avoir à en connaître le contenu, : le pattern Iterator • ajout d ’une nouvelle interface en 1.2 : • public interface Iterator{ boolean hasNext(); Object next(); void remove(); }

  48. L'interface implémenté • interface ObjetGraphique{ • public void dessiner(); • } • class PolygoneRegulier implements ObjetGraphique{ • public void dessiner(){ • } • ....

  49. Interface et « spécification » • interface PileSpec( • public void empiler(Object o); • public Object depiler(); • public boolean EstVide (); • public boolean estPleine(); • } • public class PileImpl implements PileSpec { • public void empiler(Object o){ • ….. • } • public Object depiler(){ • ….. • } • ….. • }

  50. Déclaration d’interface imbriquée • public class Pile implements Pile.Spec { • public interface Spec( • public void empiler(Object o); • public Object depiler(); • public boolean EstVide (); • public boolean estPleine(); • } • public void empiler(Object o){ • ….. • } • public Object depiler(){ • ….. • } • ….. • }

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